Il vetro e le sue potenzialità

Quando penso a una costruzione edile, uno dei miei pensieri va alle finestre di vetro, punto debole delle costruzioni edili.

In questo articolo voglio continuare un argomento già trattato, l’involucro cromogenici. Più in specifico voglio approfondire il tema del funzionamento dei vetri cromogenici.

Nell’articolo: L’edilizia e l’involucri cromogenici termocromici introduco un tipo di vetro che probabilmente sostituirà in futuro i vetri convenzionale nelle costruzioni edili.

Già nel 1978 Richard Rogers affermò che “la casa, l’appartamenti deve diventare come l’animale camaleonte che si adatta”. A quasi trent’anni dalle parole dell’architetto londinese sono stati fatti notevoli progressi nel campo della produzione, lavorazione e applicazione del vetro in architettura. A oggi i vetri più innovativi sono quelli contenenti dispositivi cromogenici.

Il termine cromogenici è stato introdotto dagli studiosi Lambert e Granqvist al fine di designare la scienza che studia i materiali in grado di cambiare le proprie caratteristiche ottiche in risposta ad uno stimolo esterno. Nel campo dell’edilizia l’utilizzo di queste tecnologie consente di realizzare involucri trasparenti a prestazioni variabili, smart window, che rispondono sia ad esigenze materiali di tipo qualitativo-ambientale sia al bisogno simbolico dell’architettura di rappresentare, attraverso segni concreti, l’eterogeneità dei cambiamenti contemporanei.

L’edilizia e l’involucri cromogenici termocromici molte volte non ci rendiamo conto ma la finestra risulta ormai un punto debole dell’edificio e dobbiamo cercare di migliorare questo particolare costruttivo. Come persona, osservo con molto stupore a questo bel settore che si sta sviluppando in una fantastica professionalità.

Il nuovo vetro

Le caratteristiche di un materiale termocromico si trasforma attraverso una reazione chimica che è in grado di modificare l’equilibrio molecolare. Il comportamento termocromico si verifica mediante l’impiego di composti organici, inorganici e film di ossidi metallici, oppure attraverso gel polimerici. I composti termocromici organici e inorganici sono per lo più utilizzati per sistemi termocromici applicati nell’impiego della vita di tutti i giorni, quali ad esempio gli inchiostri termicamente reattivi (utilizzati ad esempio nell’oggettistica) e particolari tipologie di capi di abbigliamento in grado di automodificare il proprio assetto in relazione all’incidenza solare.

Per l’applicazione in architettura sono invece utilizzati più specificatamente i film di ossidi metallici e i gel polimerici che sono quelli, in fase di sperimentazione di laboratorio per poter essere immessi sul mercato. Si possono distinguere nella potenziale applicazione sugli involucri architettonici tre principali tipi di sistema termocromico:

-il sistema con ossidi metallici

-il sistema a separazione di fase

-il sistema con particelle fisse.

Il vetro e il sistema a ossidi

Al superamento di una temperatura critica, gli ossidi metallici passano dallo stato di semiconduttore (nel quale risulta trasparenti) allo stato mettalico (diventando riflettenti) Tra gli ossidi metallici il più utilizzato è il Biossido di Vanadio, che varia le proprie caratteristiche chimiche e ottiche superata una temperatura critica intorno ai 70° C. Per un corretto impiego in architettura sono in corso ricerche per abbassare questa soglia; recenti studi sono riusciti ad abbassare la temperatura di transazione a 30° C incorporando nel vanadio basse concentrazioni di tungsteno.

Il vetro e il sistema a separazione

Nel sistema a separazioni di fase due componenti base, dotati di differenti valori di rifrazione, sono miscelati a formare una soluzione trasparente. Al superamento di una temperatura critica, le due componenti si separano, causando la riflessione della luce assumendo una colorazione latiginosa. I problemi legati ai composti polimerici riguardano l’instabilità alla radiazione ultravioletta, che si manifesta con l’ingiallimento dei materiali, influenzandone le proprietà energetiche; il degrado per effetto dell’umidità e dell’ossigeno sui composti polimerici; la durabilità; la disomogenità durante il mutamento termocromico.

Il vetro e il sistema con particelle fisse

Nei vetri a sistema con particelle fisse le particelle che riflettono la luce sono immerse staticamente nella matrice polimerica. Alle basse temperature l’indice di rifrazione di queste particelle è assimilabile a quelle delle matrice polimerica nella quale sono immerse. Se l’indice di rifrazione delle particelle aumenta improvvisamente con la temperatura, si può raggiungere il cambiamento termotropico. Oltre la temperatura critica quindi, l’indice di rifrazione e il layer diventa opaco. Purtroppo l’indice di rifrazione alle basse temperature della matrice e delle particelle disperse sarà identico solo in un punto: ciò significa che dei problemi di opacità permangono anche allo stato trasparente. Devo ammettere che il settore del vetro sta crescendo e sarà la nuova era dell’edilizi, un settore complesso e molto costoso. Sono curioso di vedere questi grandi cambiamenti.

 

l’ecosostenibilità per la nostra casa

rispetto dell’ambiente grazie allo sviluppo

L’edilizia non fa eccezioni ma quello che mi sorprende nel settore edile è il grandissimo cambiamento che stiamo assistendo continuamente. Le imprese edili sono chiamate continuamente a sviluppare nuove innovazioni.

Personalmente ne sono entusiasto, molte volte non ci accorgiamo ma tra di noi ci sono imprese innovative. Imprese fatte di persone che descrivono il loro settore/lavoro come una melodia piacevole da ascoltare. Si comprende da queste persone, l’impegno, la costanza che ogni giorno applicano per realizzare qualcosa e alla fine, hai nostri occhi sembra prodotta con estrema facilità.
Si tratta di affermare nuovi modelli culturali che coinvolgono la società e le industrie edilizie in relazione al contenimento degli impatti ambientali, come già avviene, gli impegni e le preoccupazioni di natura etica e ambientale come elemento centrale della visione strategica di un modello sostenibile dei processi di produzione.

Per i prodotti da costruzione edile le connessioni fra modelli economici, pensiero ecologico e strategie di marketing richiedono che l’intero sistema sia meno finalizzato al consumo non sostenibile, in coerenza con i programmi per il cambiamento climatico, le istanze ecologiche, la qualità della vita, la salute, l’istruzione, l’integrazione, lo sviluppo.

La frontiera della sostenibilità e della bioedilizia, grazie all’uso di prodotti locali, accanto al riciclaggio, a un senso dell’energia che ne massimizzi il rendimento, riducendo i consumi e il co2, fanno la nuova frontiera dell’edilizia e che ogni costruzione edile deve porsi come regole (innovative) inviolabili.

Nel settore delle costruzioni edili con i principi della bioedilizia si incorporano conoscenze qualificate in beni e servizi, efficace valore aggiunto per gli scenari competitivi e per le numerose implicazioni che raccordano processi costruttivi evoluti e modalità di innovazione di prodotti sia incrementali che radicali.

Questo concetto trova pienamente riscontro su determinate strutture, tipo case in legno o case in paglia; qui la conoscenza della tecnica costruttiva gioca un ruolo fondamentale per evitare problemi assai gravi. Tipo la formazione di condensa.

I costi energetici aumentano

L’aumento dei costi energetici e  le conseguenze correlate ai cambiamenti climatici dovute ai gas clima alterati pongono la questione del rendimento energetico come momento prioritario nell’agenda politica, industriale e delle costruzioni edili.

Nei momenti di crisi economica si richiede: da un lato di salvaguardare i patrimoni di conoscenze, competenze e saperi acquisiti che risultano a rischio per effetto di tagli e ridimensionamenti in termini di chiusura di specifiche attività, di riduzione dell’organico o di delocalizzazione, dall’altro può essere opportuno “rilanciare” lo sviluppo di prodotti e applicazioni innovative come scelta strategica per differenziarsi e approcciare nuovi mercati o per inserirsi in un mercato che diventerà verosimilmente più esigente ma potenzialmente più ampio.

Da molti anni ormai l’umanità sogna e progetta città totalmente ecosostenibili (almeno, quella parte di persone più sensibili alla preservazione dell’ambiente): città alimentate dal sole e dal vento, a basso tasso d’inquinamento, in grado di contribuire ad avviare strategie concrete per risanare i danni già sofferti dal pianeta.

Realizzare un’intera città eco

È in questo senso che va letto il progetto per realizzare Masdar City, città commissionata appunto dalla Masdar, società leader nel settore delle rinnovabili (a sua volta facente parte della Mubadala Development Company, società per lo sviluppo immobiliare ed economico di Abu Dhabi). Il progetto ha visto l’investimento di importanti somme di denaro: nel complesso si parla di più di diciotto miliardi di dollari.

Masdar City sorge nel bel mezzo del deserto a pochi chilometri dalla capitale degli Emirati Arabi Uniti, Abu Dhabi: si tratta di una vera e propria oasi nel deserto (tanto che la parola “masdar” si traduce in “sorgente”).
Il progetto prevede che la città nuova di zecca della Masdar sia completata entro il 2025; i lavori sono stati avviati nel 2008, ma hanno subito una forte battuta d’arresto già nel 2012: ciò potrebbe compromettere il successo dell’impresa entro i tempi originariamente previsti dal progetto.
Benché lo stato di completamento dei lavori sia già in fase piuttosto avanzata, la città appare pressoché deserta allo stato attuale, a differenza dell’irachena Bismayah, (già in parte abitata).

A pieno regime, questo nuovo centro urbano ospiterà circa 40.000 persone, più altri 50.000 pendolari: non si tratta certo di una metropoli, ma mai come in questo caso le dimensioni non contano (è l’idea stessa di una città alimentata quasi del tutto dalle rinnovabili che nutre la nostra curiosità). La città si estenderà su 640 ettari.

Una città che vive in stretta relazione con il sole ed in base ad esso ha definito (o per meglio, definirà) le proprie necessità: se da un lato circa l’80% dell’energia prodotta a Masdar City proverrà proprio dall’irradiazione solare, dall’altro i cittadini saranno in grado di difendersi dagli scottanti raggi della nostra stella.

In un’attenta definizione degli spazi urbani, si è fatto in modo da intendere gli edifici non solo in base alla classica funzione di ospitare scuole, abitazioni ed esercizi commerciali: gli edifici sono disegnati in modo da prolungare il maggior numero di ore possibili le ombre che si andranno a proiettare sulle strade, in modo da proteggere i passanti dal furore del deserto.

Vi sono altre strategie che verranno adottate per fare in modo che la temperatura per le strade della città si mantenga molto più bassa rispetto all’ambiente desertico circostante: ne è un esempio la realizzazione di un anello perimetrale ricco di vegetazione, il cui obiettivo sarà intercettare e mitigare gli effetti delle tempeste di sabbia che altrimenti si abbatterebbero sull’abitato.